CN107659149A - 混合型直流电能变换装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种混合型直流电能变换装置及方法包括第一电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、反馈控制模块、综合放大模块和PWM开关控制功率输出模块；反馈控制模块利用电压、电流和温度反馈信号分别计算出第一电压差信号、第二电流差信号和第三温度差信号；并从中选择较大的一个用作反馈控制信号传送至综合放大模块放大成控制信号，控制信号控制PWM开关控制功率输出模块调整混合型直流电能变换装置的输出功率，使其在用于降压充电的恒流充电阶段，保持恒定电流输出，在恒压充电阶段保持恒定电压输出；使其在用于升压放电时，在放电电流小于额定电流保持输出电压恒定，当输出负载过载后，主动降低输出电压，保持恒定的最大放电电流。

Description

混合型直流电能变换装置及方法

技术领域

本发明涉及电能变换电路或控制装置；特别涉及小、微容量直流电能的高效率变换电路，尤其涉及既能用作Boost升压转换又能用于Buck降压转换的混合型直流电能变换装置及方法。

背景技术

现有技术用于小、微容量直流电源电压变换和稳压的开关电源电路（SWITCHINGREGULATOR）包括Boost升压转换器和Buck降压转换器。为了节省空间，现有技术中存在既能用作Boost升压转换又能用于Buck降压转换的混合型直流电能变换装置。

为了提高充放电效率缩短充电时间，如附图1所示为现有技术中采用恒流恒压的直流电源电压变换电路及其充放电方法进行充电时的充电电压和充电电流波形关系示意图，由图中可见，充电过程可以分为两个阶段，即恒流充电阶段和恒压充电阶段。在实际应用中，在进入恒流充电阶段之前，还存在涓流充电阶段，该阶段没有在图中体现。在涓流充电阶段用涓流对完全放电的电池单元进行预充或恢复性充电。在电池电压低于3V左右时，先采用最大充电电流的10%的恒定电流对电池进行预充电；

恒流充电阶段：当电池电压上升到涓流充电阈值以上时，提高充电电流进行恒流充电。。恒流充电时的电流并不要求十分精确，准恒定电流也可以。在线性充电器设计中，电流经常随着电池电压的上升而上升，以尽量减轻传输晶体管上的散热问题。当以更高电流充电时，由于电极反应的过压以及电池内部阻抗上的电压上升，电池电压会更快速地上升。当电池电压上升到一定程度后，如一般锂离子电池充电到4.2V之后，再继续进行恒流充电的充电效率低，并不能在将电压在短期冲到目标值，因此总的充电周期时间并不会缩短；因此通常在电池电压上升到一定程度后，转换到恒压充电。

恒压充电阶段：当电池电压上升到4.2V时，恒流充电结束，开始恒压充电阶段。为使性能达到最佳，稳压容差应当优于+1%；当恒压充电电流下降到零时，电池充满，充电终止。与镍电池不同，并不建议对锂离子电池连续涓流充电。连续涓流充电会导致金属锂出现极板电镀效应。这会使电池不稳定，并且有可能导致突然的自动快速解体。

在恒流充电阶段以恒定电流充电，电压随着充电获得能量的增加而增加；当电压达到预定值时转入恒压充电阶段进行恒压充电，此时电流逐渐减小；当充电电流达到下降到零时，电池完全充满。

无论是恒流充电还是恒压充电过程，必须引入反馈电流和电压；现有技术中，由于Boost升压转换电路和Buck降压转换电路的零极点分布并不相同，因此在既有Boost升压转换电路又有Buck降压转换电路的混合型电源变换电路中，实现恒流恒压充电控制中的反馈电压的误差放大器需要分开实现，现有技术中，反馈电流和电压通常使用各自独立的反馈放大电路；并且Boost升压转换电路需要相应的反馈控制电路和相应的误差放大器，而Buck降压转换电路也需要相应的反馈控制电路和相应的误差放大器；且相应的误差放大器的补偿电阻和电容需要不一样的设定，这样增加了电路的复杂度、功耗以及元器件的成本和空间，相应的集成电路芯片的功耗就会变大，且面积也比较大。

现有技术中，无论采用采用Boost升压转换器还是采用Buck降压转换器进行电压变换，变换过程中的温度控制也是必需的。现有技术中通常是采用过温保护电路关闭功率管来实现，因此在温度过高之后，关闭功率管使得Boost升压转换器或Buck降压转换器均中断了工作，因此也打断了充电或放电的过程。

现有技术中，Boost电路在恒流充电过程中，由于固定的最大电感电流限制，在电池电压变化情况下，其输出电流是一个变化的值，不能得到一个很好的恒流的效果；并在占空比大于50%时候 ，会产生过流保护OCP（over current protection）而引起震荡，导致电感电流均值下降，降低放电效率。

现有技术中同时具有Boost升压和Buck降压功能的电源转换电路越来越多，迫切需要简单高效尽量精简的控制电路，能实现Buck降压模式下的恒流恒压恒温充电过程控制，也能实现Boost升压模式下的恒压恒流恒温放电过程控制。

名词解释：

BUCK降压转换器在本申请中的含义为采用BUCK REGULATOR方式的降压DC/DC变换电路；

Boost升压转换器在本申请中的含义为采用Boost Chopper方式的升压DC/DC变换电路；

OCP电路在本申请中的含义为采用Over Current Protect，即过流保护电路；

NMOS是Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor的缩写，即N型金属氧化物半导体；

PMOS是Positive channel-Metal-Oxide-Semiconductor的缩写，即P型金属氧化物半导体；

PWM是英文Pulse Width Modulation的缩写，中文含义为脉冲宽度调制；脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种混合型直流电能变换装置，在既有Boost升压转换电路又有Buck降压转换电路的混合型电源变换电路中共用部分反馈控制电路和放大器实现充放电过程中的恒流恒压恒温控制。

解决上述技术问题采用的技术方案是一种混合型直流电能变换装置，包括：用于检测获得电压反馈信号的第一电压检测模块、用于检测获得电流反馈信号的电流检测模块、用于多种反馈信号运算并输出反馈控制信号的反馈控制模块、用于反馈控制信号放大的综合放大模块和用于混合型直流电能变换装置输出功率控制的PWM开关控制功率输出模块；所述第一电压检测模块输出的电压反馈信号和所述电流检测模块的电流反馈信号传送至所述反馈控制模块；所述反馈控制模块计算电压反馈信号与设定的电压反馈信号阈值的偏差形成第一电压差信号，计算电流反馈信号与设定的电流反馈信号阈值的偏差形成第二电流差信号；所述反馈控制模块从第一电压差信号和第二电流差信号中选择较大的一个用作反馈控制信号，并将反馈控制信号传送至所述综合放大模块放大成控制信号，并传送控制信号至所述PWM开关控制功率输出模块，用于调整混合型直流电能变换装置的输出功率，使得混合型直流电能变换装置用于外部电源对电池实现降压充电的恒流充电阶段，保持恒定电流输出，在恒压充电阶段保持恒定电压输出；使得混合型直流电能变换装置用于电池对外部用电器实现升压放电时，在对外放电电流小于额定电流保持输出电压恒定，当对外放电电流大于等于额定电流后，降低输出电压，保持恒定放电电流。

所述反馈控制模块包括第一运算放大器和第二运算放大器；电压反馈信号与第一参考电压信号在第一运算放大器进行对比运算后，第一运算放大器输出第一电压差信号；电流反馈信号与电流参考电压信号在第二运算放大器进行对比运算后，第二运算放大器输出第二电流差信号。

所述第一电压检测模块包括用于检测获得电池电压反馈信号的电池电压检测子模块和用于检测获得输出电压反馈信号的输出电压检测子模块；所述反馈控制模块还括用于输入电压信号选择的电压选择器；所述电压选择器设置有两个电压信号输入端，该两个电压信号输入端中的一个与所述电池电压检测子模块的输出端电连接获得电池电压反馈信号，另一个电压信号输入端与所述输出电压检测子模块的输出端电连接获得输出电压反馈信号；所述电压选择器根据输入到电压选择器的使能控制信号，在电池电压反馈信号和输出电压反馈信号这两个信号中选择一路信号用作所述第一电压检测模块输出的电压反馈信号。

所述的混合型直流电能变换装置，还包括用于检测获得温度反馈信号的温度检测模块，所述温度检测模块将检测到的反馈温度电压信号传送至所述反馈控制模块；输入到所述反馈控制模块的温度反馈信号和温度参考电压信号在第三运算放大器中进行对比运算后，三运算放大器输出第三温度差信号；所述反馈控制模块在第一电压差信号、第二电流差信号和第三温度差信号中选择出最大的一个信号用作反馈控制信号，使得混合型直流电能变换装置在恒流充电时或恒压充电时保持恒定温度的功率输出。

所述的混合型直流电能变换装置，还包括用于检测获得输入电压反馈信号的输入电压检测模块；所述输入电压检测模块将检测到的输入电压反馈信号传送至所述反馈控制模块；输入电压反馈信号与输入电压的参考电压信号一同输入第四运算放大器进行对比运算后，第四运算放大器输出第四输入电压差信号；所述反馈控制模块在第一电压差信号、第二电流差信号和第三温度差信号和第四输入电压差信号中选择出最大的一个信号用作反馈控制信号，使得混合型直流电能变换装置能在外部充电的输入电压过低时，降低充电电流。

当混合型直流电能变换装置的输入电压信号VIN的电平大于等于Buck使能电压阈值，Buck使能信号有效，所述反馈控制模块和所述PWM开关控制功率输出模块接受从Buck使能引脚输入的Buck使能信号控制，进入Buck降压工作模式；在Buck降压工作模式下，所述电压选择器选中电池电压反馈信号作为电压反馈信号，即电池电压反馈信号为第一运算放大器的输入信号，此时第一运算放大器输出第一电压差信号为电池电压误差信号；当混合型直流电能变换装置的输入电压信号VIN的电平小于Buck使能电压阈值，并且混合型直流电能变换装置的输出信号VOUT的电平小于等于Boost使能电压阈值，则Boost使能信号有效，所述反馈控制模块和所述PWM开关控制功率输出模块接受从Boost引脚输入的Boost使能信号控制，进入Boost升压工作模式；在Boost升压工作模式下，所述电压选择器选中输出电压反馈信号作为电压反馈信号，即电压反馈信号为第一运算放大器的输入信号；此时第一运算放大器输出第一电压差信号为输出电压误差信号。

所述反馈控制模块包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管和第五三极管；该五个三极管的的集电极都和电源VDD电连接；该第一至四这四个三极管的发射极都与第二电流源的正极电连接，并用作所述反馈控制模块的反馈控制信号输出端；第五三极管的发射极都与第三电流源的正极电连接，并用作所述反馈控制模块的反馈控制参考电压信号输出端；第二电流源和第三电流源负极都接地；该第一至四这四个三极管的基极分别与相应的第一至第四运算放大器的输出端电连接；该第一至四这四个三极管的基极还分别与第五至第八电阻的一端电连接；第五至第八电阻的另一端都和参考电压的输入端电连接，同时，该第五至第八电阻的另一端还和第五三极管的基极电连接。

所述综合放大模块包括综合放大器；所述综合放大器的输出端与所述PWM开关控制功率输出模块的控制输入端电连接；反馈控制参考电压信号从所述综合放大器的正极输入端输入，反馈控制信号通过第三电阻从所述综合放大器的负极输入端输入；所述综合放大器的负极输入端和所述综合放大器的输出端之间通过第一阻容反馈网络电连接；所述第一阻容反馈网络包括第一电阻和第一电容；第三电阻与所述综合放大模块的负极输入端连接的一端同时还与阻容反馈网络的第一电阻的一端电连接，第一电阻的另一端与第一电容的一端电连接，第一电容的另一端与所述综合放大模块的输出端电连接。

所述综合放大器包括共漏极电连接的第一PMOS管、第二PMOS管和第三PMOS管，且这三个的PMOS管的漏极与电源VDD电连接；第一PMOS管的栅极和第三PMOS管的栅极电连接；第一PMOS管的栅极和第一PMOS管的源极电连接；第一PMOS管的源极与第一电流源的正极电连接；第一电流源的负极接地；第一PMOS管的栅极和第二PMOS管的栅极电连接；第二PMOS管的源极与第四PMOS管的漏极电连接，同时第二PMOS管的源极与和第五PMOS管的漏极电连接；第四PMOS管的栅极用作所述综合放大器的负极输入端；第五PMOS管的栅极用作所述综合放大器的正极输入端；第四PMOS管的源极和第一NMOS管的漏极电连接；第五PMOS管的源极和第二NMOS管的漏极电连接；第一NMOS管的漏极和栅极电连接；第二NMOS管的漏极还与第三NMOS管的栅极电连接；第一NMOS管、第二NMOS管和第三NMOS管这三个的NMOS管的源极都接地；第三NMOS管的漏极与第三PMOS管的源极电连接，并用作所述综合放大器的输出端；第三NMOS管的漏极和第二NMOS管的漏极之间通过第二阻容网络电连接；第二阻容网络包括第二电阻和第二电容，第二电阻的一端与第五PMOS管的源极和第二NMOS管的漏极电连接，第二电阻的另一端与第二电容的一端电连接，第二电容的另一端与第三PMOS管的源极和第三NMOS管的漏极电连接；第三NMOS管的漏极和所述第三NMOS管的源极之间接有第三电容。

解决上述技术问题采用的技术方案还可以是一种基于所述的混合型直流电能变换装置的混合型直流电能变换方法，包括以下步骤：步骤A：检测混合型直流电能变换装置的输入电压信号VIN的电平是否大于等于Buck使能电压阈值，若成立，则混合型直流电能变换装置进入Buck降压工作模式，并进入步骤B；检测混合型直流电能变换装置的输入电压信号VIN的电平小于Buck使能电压阈值，并且混合型直流电能变换装置的输出信号VOUT的电平小于等于Boost使能电压阈值，若该两个条件都成立，则混合型直流电能变换装置进入Boost升压工作模式，并进入步骤C；

步骤B：在Buck降压工作模式下，所述反馈控制模块检测获得电池电压反馈信号、电流反馈信号、温度反馈信号和输入电压反馈信号，并利用该四个信号与相应的参考电压信号对比计算获得第一电压差信号、第二电流差信号、第三温度差信号和第四输入电压差信号；所述反馈控制模块在第一电压差信号、第二电流差信号、第三温度差信号和第四输入电压差信号中选择出最大的一个信号用作反馈控制信号，并将反馈控制信号传送至所述综合放大模块放大成控制信号，并传送控制信号至所述PWM开关控制功率输出模块，用于调整混合型直流电能变换装置的输出功率，使得混合型直流电能变换装置在恒流充电阶段，保持恒定电流输出，在恒压充电时保持恒定电压输出，并在恒流充电时或恒压充电时保持恒定温度，并且使得外部输入电压过低时，降低充电电流；

步骤C：在Boost升压工作模式下，所述反馈控制模块检测获得输出电压反馈信号、电流反馈信号和温度反馈信号，并利用该三个信号与相应的参考电压信号对比计算获得第一电压差信号、第二电流差信号和第三温度差信号；所述反馈控制模块在第一电压差信号、第二电流差信号和第三温度差信号中选择出最大的一个信号用作反馈控制信号，并将反馈控制信号传送至所述综合放大模块放大成控制信号，并传送控制信号至所述PWM开关控制功率输出模块，用于调整混合型直流电能变换装置的输出功率，使得混合型直流电能变换装置用于外部电源对电池实现降压充电的恒流充电阶段，保持恒定电流输出，在恒压充电时保持恒定电压输出；使得混合型直流电能变换装置用于电池对外部用电器实现升压放电时，在对外放电电流小于额定电流保持输出电压恒定，当对外放电电流大于等于额定电流后，降低输出电压，保持恒定放电电流；并且在充放电过程中，使得混合型直流电能变换装置的温度稳定在设定的范围之内。

同现有技术相比较，本发明的有益效果是：1、共用部分反馈控制电路和放大器，实现Buck降压模式下的恒流恒压恒温充电过程控制，也能实现Boost升压模式下的恒压恒流恒温放电过程控制，降低了电路复杂度、功耗以及元器件的成本和空间；2、提高了Buck降压模式下的充电效率，能实现高效快速充电，同时提高了Boost升压模式下的输出电流的稳定性；3.Buck降压模式下，会检测输入电压，当输入电压过低时候就会减少充电电流，增加了混合型直流电能变换装置和外部适配器的匹配程度，避免适配器损坏，使得充电过程更安全。

附图说明

图1是现有技术利用混合型直流电能变换装置进行恒流恒压充电时的充电阶段示意图；

图2是本发明优选实施例的原理框图之一；

图3是本发明优选实施例与电池800连接时的电路原理框图之一，图中标号800所示为电池，图3中省略了温度检测模块160对应的电路和电流检测模块对应的电路，即省略了从反馈电流输入端LX到电流反馈信号之间的电流反馈信号产生电路；

图4是本发明优选实施例中反馈控制模块200的电原理图；

图5是本发明优选实施例中综合放大模块300的电原理图；

图6是本发明优选实施例中综合放大器310的电原理图；

图7是本发明优选实施例在Boost升压工作模式下的工作过程示意图；

图8是本发明优选实施例在Buck降压工作模式下的工作过程示意图。

具体实施方式

以下结合各附图对本发明的实施方式做进一步详述。

如图2和3所示的一种混合型直流电能变换装置包括： 用于检测获得电压反馈信号的第一电压检测模块120、用于检测获得电流反馈信号的电流检测模块130、用于多种反馈信号运算并输出反馈控制信号的反馈控制模块200、用于反馈控制信号放大的综合放大模块300和用于混合型直流电能变换装置输出功率控制的PWM开关控制功率输出模块900；所述第一电压检测模块120输出的电压反馈信号和所述电流检测模块130的电流反馈信号传送至所述反馈控制模块200；所述反馈控制模块200计算电压反馈信号与设定的电压反馈信号阈值的偏差形成第一电压差信号，计算电流反馈信号与设定的电流反馈信号阈值的偏差形成第二电流差信号；所述反馈控制模块200从第一电压差信号和第二电流差信号中选择较大的一个用作反馈控制信号，并将反馈控制信号传送至所述综合放大模块300放大成控制信号，并传送控制信号至所述PWM开关控制功率输出模块，用于调整混合型直流电能变换装置的输出功率，使得混合型直流电能变换装置在恒流充电阶段，保持恒定电流输出，在恒压充电时保持恒定电压输出。

从图2和3中可见，PWM开关控制功率输出模块900包括PWM控制器920和功率输出模块930；PWM控制器920还连接有基准电压产生电路，并基准电压产生电路获得参考电压信号。

从图2和3中可见，PWM控制器920的控制信号输入端与综合放大模块300的输出端电连接，接受从综合放大模块300的输出端输出的控制信号，控制信号控制来PWM控制器920调整输出的PWM控制信号的占空比或PWM信号频率，PWM控制器920通过三个功率驱动信号输出端输出第一功率驱动信号P1、第二功率驱动信号P2和第三功率驱动信号N1；第一功率驱动信号P1输出到功率输出模块930中的第六PMOS管PM506的栅极；第二功率驱动信号P2输出到功率输出模块930中的第七PMOS管PM507的栅极；第三功率驱动信号N1输出到功率输出模块930中的第四NMOS管NM604的栅极；第四NMOS管NM604的漏极与功率输出模块930中的电感L801的一端电连接，电感L801的另一端与电池800的正极电连接；第四NMOS管NM604的的源极接地。

所述PWM控制器920还包括用于三角波信号VSAW输入的三角波信号输入端、用于Buck使能信号输入的Buck使能引脚、用于Boost使能信号输入的Boost使能引脚。所述PWM控制器920和所述功率输出模块930都接受PWM控制器920收到的使能信号控制工作在Buck降压模式或Boost升压模式。此处内部的电路细节为现有技术，不再赘述。

在混合型直流电能变换装置用于外部电源对电池充电的过程中：首先混合型直流电能变换装置会打开第六PMOS管PM506，外部电源电压从VIN管脚接入，充电电流流入VOUT，在电感L801的蓄能周期，打开第七PMOS管且关闭第四NPMOS管NM604，充电电流从VOUT经过第七PMOS管PM507对电感L801和电池800充电；在电感L801放电周期，关闭第七PMOS管PM507,且打开第四NPMOS管NM604，电流从地流过第四NPMOS管NM604和电感对电池800充电。

在混合型直流电能变换装置用于电池对外部用电器进行充电时的混合型直流电能变换装置升压放电的过程中：首先会关闭第六PMOS管PM506，在电感蓄能周期，电流从电池800的正极流出，经过电感L801，经过第四NPMOS管NM604；在电感L801的放电周期，电流从电池800的正极流出，经过电感L801和第七PMOS管PM507，从VOUT端口输出给外部用电器。

在充电过程，即混合型直流电能变换装置工作在Buck模式下时，当第二电流差信号大于第一电压差信号时，采用电流差信号进行PWM开关控制功率输出模块的输出功率控制，此时处于恒流充电状态，即混合型直流电能变换装置会在一定的电池电压范围内以恒定的电流充电，加速充电过程；当恒流充电一段时间后，电池电压达到一定的电压值之后，第一电压差信号会大于第二电流差信号，这个时候，采用第一电压差信号进行PWM开关控制功率输出模块的输出功率控制，使得混合型直流电能变换装置转入恒压充电模式，从而自动从恒流充电模式进入恒压充电模式。

在放电过程，即混合型直流电能变换装置工作在Boost模式下时，当放电电流小于额定电流时候，第二电流差信号小于第一电压差信号时，采用第一电压差信号进行PWM开关控制功率输出模块的输出功率控制，此时处于恒压放电状态，即混合型直流电能变换装置会在以恒定的电压放电；当输出负载大于额定电流时，第一电压差信号会小于第二电流差信号，这个时候，采用第二电流差信号进行PWM开关控制功率输出模块的输出功率控制，使得混合型直流电能变换装置转入恒流放电模式，从而自动从恒压放电模式进入恒流放电模式。

如图4所示，所述反馈控制模块200包括第一运算放大器A101和第二运算放大器A102；电压反馈信号与第一参考电压信号在第一运算放大器A101进行对比运算后，第一运算放大器A101输出第一电压差信号；电流反馈信号与电流参考电压信号在第二运算放大器A102进行对比运算后，第二运算放大器A102输出第二电流差信号。

如图4所示，所述第一电压检测模块120包括用于检测获得电池电压反馈信号的电池电压检测子模块121和用于检测获得输出电压反馈信号的输出电压检测子模块122；所述反馈控制模块200还括用于输入电压信号选择的电压选择器210；所述电压选择器210设置有两个电压信号输入端，该两个电压信号输入端中的一个与所述电池电压检测子模块121的输出端电连接获得电池电压反馈信号，另一个电压信号输入端与所述输出电压检测子模块122的输出端电连接获得输出电压反馈信号；所述电压选择器210根据输入到电压选择器210的使能控制信号，在电池电压反馈信号和输出电压反馈信号这两个信号中选择一路信号用作所述第一电压检测模块120输出的电压反馈信号。

如图4所示，所述反馈控制模块200中的第一运算放大器A101和第二运算放大器A102、第三运算放大器A103和第四运算放大器A104的负极输入端接入的均为参考电压；这些参考电压的值均可以各自独立设置，也可以让其中的部分参考电压关联。

在Buck降压充电时，第一运算放大器A101负极输入端接入的参考电压为电池电压的设定参考电压值；在Boost降压充电时，第一运算放大器A101负极输入端接入的参考电压为输出电压的设定参考电压值；电池电压的设定参考电压值和输出电压的设定参考电压值可以为同一个值，当然也可以根据不同的需求设置不同的设定参考电压值。通常第一运算放大器A101负极输入端的电压为从基准电压产生电路获得的参考电压，即。

第二运算放大器A102负极输入端接入的参考电压为电流参考电压信号；第二运算放大器A102正极输入端接入的电压为电流反馈信号。第三运算放大器A103正极输入端接入的参考电压为温度参考电压信号；第三运算放大器A103正极输入端接入的是温度反馈信号。第四运算放大器A104正极输入端接入的参考电压为输入电压的参考电压信号；第四运算放大器A104正极输入端接入的是输入电压反馈信号。第三运算放大器A103正极输入端接入的温度参考电压信号数值大小可以和第四运算放大器A104正极输入端接入的输入电压参考电压信号数值大小可以相等，当然也可以不相等；即和可以是互相独立的两个数值信号，也可以是同一数值信号。和还可以等于或。

如图2和3所示的混合型直流电能变换装置还包括用于检测获得温度反馈信号的温度检测模块160，所述温度检测模块160将检测到的反馈温度电压信号传送至所述反馈控制模块200；输入到所述反馈控制模块200的温度反馈信号和温度参考电压信号在第三运算放大器A103中进行对比运算后，三运算放大器A103输出第三温度差信号；所述反馈控制模块200在第一电压差信号、第二电流差信号和第三温度差信号中选择出最大的一个信号用作反馈控制信号，使得混合型直流电能变换装置在恒流充电时或恒压充电时保持恒定温度的功率输出。

如图3所示的混合型直流电能变换装置，当混合型直流电能变换装置的输入电压信号VIN的电平大于等于Buck使能电压阈值，Buck使能信号有效，所述反馈控制模块200和所述PWM开关控制功率输出模块接受从Buck使能引脚输入的Buck使能信号控制，进入Buck降压工作模式；在Buck降压工作模式下，所述电压选择器210选中电池电压反馈信号作为电压反馈信号，即电池电压反馈信号为第一运算放大器A101的输入信号，此时第一运算放大器A101输出第一电压差信号为电池电压误差信号。

如图8所述，当***待机工作时，若检测到输入电压VIN有拉高的动作，就会激活Buck降压的工作模式，把Buck使能信号Buck-En置高，接着要求检测输入电流、电池电压、温度和输入电压，当这些都工作正常，没有达到预设值，反馈电压会是一个低值，PWM比较器会增加脉宽，从而增大输出功率；在工作的过程中，任意一个达到设定的时候，会提高反馈电压，PWM比较器会减少脉宽，减少输出功率。正常工作时候，时刻检测温度、输出电流、输入电压和输出电压，从而Buck实现恒流恒压恒温的统一的控制。当最后检测到电池电压已经达到预定值后，就会进入待机模式。

在Buck降压工作模式下，所述电压选择器210选中所述电池电压检测子模块121的电池电压作为第一运算放大器A101的输入；第一运算放大器A101输出第一电压差信号为电池电压误差信号。也就是说，在Buck降压工作模式下，所述反馈控制模块200的输入信号包括电池电压信号、电流和温度信号。此外，在Buck降压工作模式下，所述反馈控制模块200的输入信号还包括输入电压信号，是为了防止Buck输出功率大于适配器的输入功率，使得充电电流过大把适配器损坏，自动适应适配器的输出功率，提高充电时混合型直流电能变换装置与外部适配器的匹配度。

如图2和3所示的混合型直流电能变换装置，还包括用于检测获得输入电压反馈信号的输入电压检测模块150；所述输入电压检测模块150将检测到的输入电压反馈信号传送至所述反馈控制模块200；输入电压反馈信号与输入电压的参考电压信号一同输入第四运算放大器A104进行对比运算后，第四运算放大器A104输出第四输入电压差信号；所述反馈控制模块200在第一电压差信号、第二电流差信号和第三温度差信号和第四输入电压差信号中选择出最大的一个信号用作反馈控制信号，使得混合型直流电能变换装置能在外部充电的输入电压过低时，降低充电电流。

如图2和3所示的混合型直流电能变换装置，当混合型直流电能变换装置的输入电压信号VIN的电平小于Buck使能电压阈值，并且混合型直流电能变换装置的输出信号VOUT的电平小于等于Boost使能电压阈值，则Boost使能信号有效，所述反馈控制模块200和所述PWM开关控制功率输出模块接受从Boost引脚输入的Boost使能信号控制，进入Boost升压工作模式；在Boost升压工作模式下，所述电压选择器210选中输出电压反馈信号作为电压反馈信号，即电压反馈信号为第一运算放大器A101的输入信号；此时第一运算放大器A101输出第一电压差信号为输出电压误差信号。也就是说在Boost升压工作模式下，所述反馈控制模块200输入进行对比运算的信号为输出电压、输出电流和温度信号。

如图7所示，当***待机工作时，若混合型直流电能变换装置检测到电压输出端OUT的拉低的动作，即有负载***，就会激活Boost升压的工作模式，把Boost使能信号置高，接着要检测输出电流、输出电压和温度，当这些都工作正常，没有达到预设值，反馈电压会是一个低值，PWM比较器会增加脉宽，从而增大输出功率；在工作的过程中，任意一个达到设定的时候，会提高反馈电压，PWM比较器会减少脉宽，减少输出功率。正常工作时候，时刻检测温度、输出电流和输出电压，从而实现Boost恒流恒压恒温的统一的控制。当最后检测到负载小于一定值后或者负载被移除后，就会进入待机模式。

本发明中，混合型直流电能变换装置的电压输出端VOUT和电压输入端VIN均设置在PWM开关控制功率输出模块900中。监测混合型直流电能变换装置的电压输出端VOUT和电压输入端VIN并且输出相应状态使能信号的电路为常用的电平检测电路，在本发明各实施例和图中并不再赘述。即由电压输入端VIN产生Buck使能信号的电路在附图中省略；由电压输入端VIN和/或电压输出端VOUT产生Boost使能信号的电路在附图中省略。

如图4所示，所述反馈控制模块200包括第一三极管Q301、第二三极管Q302、第三三极管Q303、第四三极管Q304和第五三极管Q305；该五个三极管的的集电极都和电源VDD电连接；该第一至四这四个三极管的发射极都与第二电流源I702的正极电连接，并用作所述反馈控制模块200的反馈信号输出端；第五三极管Q305的发射极都与第三电流源I703的正极电连接，并用作所述反馈控制模块200的参考信号输出端；第二电流源I702和第三电流源I703负极都接地；该第一至四这四个三极管的基极分别与相应的第一至第四运算放大器的输出端电连接；该第一至四这四个三极管的基极还分别与第五至第八电阻的一端电连接；第五至第八电阻的另一端都和参考电压输入端电连接，同时，该第五至第八电阻的另一端还和第五三极管Q305的基极电连接。第五至第八电阻的标号分别为R155、R156、R157、R158。本发明中第一至第四三极管这四个三极管为NPN三极管，并且这四个三极管也可以用MOS管或其他能实现最大信号选择的功能电路所代替。当然，所述第五三极管Q305也可以用其他类型的MOS管电路所替代。

如图4所示的电路中还包括用作电压跟随器的第五运算放大器A105，第五运算放大器A105的正极输入从基准电压产生电路传送来的参考电压；第五运算放大器A105的负极和第五运算放大器A105的输出端电连接；第五运算放大器A105的输出端与第五三极管Q305的基极电连接。

如图4所示的电路中还包括用于控制输入电压信号是否用做反馈控制信号的第五NMOS管NM605，第五NMOS管NM605的栅极与Boost使能信号电连接，第五NMOS管NM605的漏级与第四运算放大器A104的输出端电连接。当Boost使能信号有效时，第五NMOS管NM605的漏级为低电平，屏蔽了第四运算放大器A104的输出，使其前端输入电压检测这路信号不会参与后续功率输出的调整控制，只有当Boost使能信号无效时，即处于Buck降压模式下，才会进行输入电压信号的监控，并让输入信号参与到整个闭环控制过程中。

如图5所示，所述综合放大模块300包括综合放大器310；所述综合放大器310的输出端与所述PWM开关控制功率输出模块900的控制输入端电连接；反馈控制参考电压信号从所述综合放大器310的正极输入端输入，反馈控制信号通过用于补偿的第三电阻R153从所述综合放大器310的负极输入端输入；所述综合放大器310的负极输入端和所述综合放大器310的输出端之间通过第一阻容反馈网络电连接；所述第一阻容反馈网络包括第一电阻R151和第一电容C251；第三电阻R153与所述综合放大模块300的负极输入端连接的一端同时还与阻容反馈网络的第一电阻R151的一端电连接，用于补偿的第一电阻R151的另一端与第一电容C251的一端电连接，第一电容C251的另一端与所述综合放大模块300的输出端电连接。

如图6所示，所述综合放大器310包括共漏极电连接的第一PMOS管PM501、第二PMOS管PM502和第三PMOS管PM503，且这三个的PMOS管的漏极与电源VDD电连接；第一PMOS管PM501的栅极和第三PMOS管PM503的栅极电连接；第一PMOS管PM501的栅极和第一PMOS管PM501的源极电连接；第一PMOS管PM501的源极与第一电流源I701的正极电连接；第一电流源I701的负极接地；第一PMOS管PM501的栅极和第二PMOS管PM502的栅极电连接；第二PMOS管PM502的源极与第四PMOS管PM504的漏极电连接，同时第二PMOS管PM502的源极与和第五PMOS管PM505的漏极电连接；第四PMOS管PM504的栅极用作所述综合放大器310的负极输入端；第五PMOS管PM505的栅极用作所述综合放大器310的正极输入端；第四PMOS管PM504的源极和第一NMOS管NM601的漏极电连接；第五PMOS管PM505的源极和第二NMOS管NM602的漏极电连接；第一NMOS管NM601的漏极和栅极电连接；第二NMOS管NM602的漏极还与第三NMOS管NM603的栅极电连接；第一NMOS管NM601、第二NMOS管NM602和第三NMOS管NM603这三个的NMOS管的源极都接地；第三NMOS管NM603的漏极与第三PMOS管PM503的源极电连接，并用作所述综合放大器310的输出端；第三NMOS管NM603的漏极和第二NMOS管NM602的漏极之间通过第二阻容网络电连接；第二阻容网络包括第二电阻R152和第二电容C252，第二电阻R152的一端与第五PMOS管PM505的源极和第二NMOS管NM602的漏极电连接，第二电阻R152的另一端与第二电容C252的一端电连接，第二电容C252的另一端与第三PMOS管PM503的源极和第三NMOS管NM603的漏极电连接；第三NMOS管NM603的漏极和所述第三NMOS管NM603的源极之间接有第三电容C253。

如图6所示为所述综合放大器310晶体管级别的实现电路，其中第二电阻R152和第二电容C252和第三电容C253组成频率补偿电路。其中所述综合放大模块300中的第三电阻R153、第一电阻R151、第一电容C252和综合放大器310中的第二电阻R152和第二电容C252、第三电容C253，共同构成本发明的频率补偿电路。

综合放大器310的负端和输出端之间接有一个RC网络，由于米勒效应，综合放大器310从UC端输出的等效电容被综合放大器310的增益所放大，使得补偿电容大大减小。其***的主极点为1/(2*π*R152*C154*A),其中A为综合放大器310的增益。

如图1所示，本发明在Buck降压充电时，同时监控温度、输出电压，输出电流和输入电压这四个变量，当任何一个变量超过设定的上限，就会对用于控制的反馈控制电压信号造成影响，相当于把这四个信号叠加到反馈控制电压信号中。误差放大器及其反馈电路接收到了反馈控制电压信号和基准电压信号相比较后，产生误差信号到PWM比较器。PWM比较器用误差信号和三角波信号比较产生PWM的驱动信号，功率输出级根据驱动信号的来控制输出电流和电压的大小。本发明涉及的混合型直流电能变换装置特别适用于电池的充放电控制电路中实现恒流恒压恒温的充电过程。

当Buck使能信号有效时，电压选择器210选择从电池电压检测子模块121即电池电压反馈网络获得电池电压反馈信号所述第一电压检测模块120输出的电压反馈信号,电压反馈信号输入第一运算放大器A101和第一参考电压信号比较，若电压反馈信号达到第一参考电压信号时第一运算放大器A101输出就会变高，从而反馈控制模块的反馈输出端输出的反馈控制信号也被拉高；当检测到电流反馈信号高于电流参考电压信号时，第二运算放大器A102的输出也会被拉高，从而反馈控制模块的反馈输出端输出的反馈控制信号也被拉高；当检测到温度反馈信号比温度参考电压信号低的时候，第三运算放大器A103的输出也会被拉高，从而反馈控制模块的反馈输出端输出的反馈控制信号也被拉高；当Buck的输入电压反馈信号低于输入电压的参考电压信号时，第四运算放大器A104也会拉高，从而反馈控制模块的反馈输出端输出的反馈控制信号也被拉高。从而实现输入电流、电池电压、温度和输入电压这四个信号中任意一个超过设定值都会拉高馈控制信号，而且只会取这四个信号中偏离的最大值。

Boost的工作模式与Buck的工作模式类似，所不同的是电压选择器210选择用所述输出电压检测子模块122输出的输出电压反馈信号来获得第一电压差信号；还有Boost状态下，不需要检测输入电压用于反馈控制，所以第四运算放大器A104的输出端被第五NMOS管NM605拉低。

由于反馈控制模块200后，还有一级所述综合放大模块300，两级相连接后，增益为两者增益之积，容易产生增益过大导致的不稳定的现象。所以在本发明中，在反馈控制模块200的第一至四运算放大器的输出分别设置有一个电阻连接到第五增益放大器A105的输出。这样在频域，第五增益放大器A105的输出就相当于一个共模的地，可以调节第五至第八电阻的大小来控制第一至四运算放大器的增益方法倍数的大小，有效减小了每个运算放大器的增益，例如第一运算放大器A101和第五电阻，假设原来第一运算放大器A101放大的增益倍数是这一级的跨导增益乘以运放的输出阻抗R0，即GM*R0，现在连接了第五电阻之后，第一运算放大器A101放大的增益倍数变成Gm*（R0//R155），即跨导增益乘以输出阻抗R0、R155并联后的电阻,因为第五电阻R155的阻值远比R0要小，所第一运算放大器A101放大的增益倍数就变成Gm*R155，降低了增益，提高相位裕度，避免了不稳定的现象。

如图7和8工作过程示意图所示的，一种基于上述混合型直流电能变换装置的混合型直流电能变换方法，包括以下各步骤：

步骤A：检测混合型直流电能变换装置的输入电压信号VIN的电平是否大于等于Buck使能电压阈值，若成立，则混合型直流电能变换装置进入Buck降压工作模式，并进入步骤B；

检测混合型直流电能变换装置的输入电压信号VIN的电平小于Buck使能电压阈值，并且混合型直流电能变换装置的输出信号VOUT的电平小于等于Boost使能电压阈值，若该两个条件都成立，则混合型直流电能变换装置进入Boost升压工作模式，并进入步骤C；

步骤B：在Buck降压工作模式下，所述反馈控制模块200检测获得电池电压反馈信号、电流反馈信号、温度反馈信号和输入电压反馈信号，并利用该四个信号与相应的参考电压信号对比计算获得第一电压差信号、第二电流差信号、第三温度差信号和第四输入电压差信号；所述反馈控制模块200在第一电压差信号、第二电流差信号、第三温度差信号和第四输入电压差信号中选择出最大的一个信号用作反馈控制信号，并将反馈控制信号传送至所述综合放大模块300放大成控制信号，并传送控制信号至所述PWM开关控制功率输出模块，用于调整混合型直流电能变换装置的输出功率，使得混合型直流电能变换装置在恒流充电阶段，保持恒定电流输出，在恒压充电时保持恒定电压输出，并在恒流充电时或恒压充电时保持恒定温度，并且使得外部输入电压过低时，降低充电电流；

步骤C：在Boost升压工作模式下，所述反馈控制模块200检测获得输出电压反馈信号、电流反馈信号和温度反馈信号，并利用该三个信号与相应的参考电压信号对比计算获得第一电压差信号、第二电流差信号和第三温度差信号；所述反馈控制模块200在第一电压差信号、第二电流差信号和第三温度差信号中选择出最大的一个信号用作反馈控制信号，并将反馈控制信号传送至所述综合放大模块300放大成控制信号，并传送控制信号至所述PWM开关控制功率输出模块，用于调整混合型直流电能变换装置的输出功率，使混合型直流电能变换装置在放电过程中保持恒压输出，负载过大后恒流输出，且温度稳定在设定的范围之内。

本发明所设计的一种混合型直流电能变换装置及方法，包括包括第一电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、反馈控制模块、综合放大模块和PWM开关控制功率输出模块；反馈控制模块利用电压反馈信号、电流反馈信号和温度反馈信号计算出第一电压差信号、第二电流差信号和第三温度差信号；并从中选择较大的一个用作反馈控制信号传送至综合放大模块放大成控制信号，利用控制信号控制PWM开关控制功率输出模块调整混合型直流电能变换装置的输出功率，使得混合型直流电能变换装置在恒流充电阶段，保持恒定电流输出，在恒压充电时保持恒定电压输出，并且实现恒流充电到恒压充电的自动切换，并且在充放电过程中均能进行恒温控制。

本发明所涉及的混合型直流电能变换装置适用于既能用作Boost升压转换又能用于Buck降压转换的混合型直流电能变换装置，能使其在恒流恒压充电过程中，能共用部分反馈电流和反馈电压的反馈放大电路，并且通过该部分控制电路自动实现恒流充电到恒压充电过程的切换，大大节省了反馈放大电路的元器件，从而降低成本和缩小了空间，降低了整个电路的复杂度，降低转换电路自身的功耗，提高了转换效率。

本发明所涉及的混合型直流电能变换装置，在恒流恒压充电或放电过程中进行恒温控制时，温度反馈信号也能共用部分反馈电流和反馈电压的反馈放大电路，以节省反馈放大电路的元器件，从而降低成本和缩小了空间，降低了整个电路的复杂度；而且在恒流恒压充电过程进行恒温控制避免了温度过高导致Boost升压转换和Buck降压转换的中断，能持续进行充放电过程中的温度动态平衡，使得整个充放电过程更为安全稳定。

本发明中的混合型直流电能变换装置在Boost升压转换时，其恒流输出特定相比现有技术更好，解决了现有技术中，Boost电路在恒流放电过程中，在电池电压变化情况下，其输出电流波动大的问题；且实现了在额定电流内恒压，负载过大后恒流的功能

本发明采用的直流电源变换电路引入了反馈控制电路，使得在既有Boost升压转换电路又有Buck降压转换电路的混合型电源变换电路中，Boost升压转换电路和Buck降压转换电路以及恒温控制电路能共用相应的反馈控制电路和相应的误差放大器；使得电路以及集成电路的芯片功耗降低，节省芯片面积，并且实现全充电过程的恒温控制，避免由于温度过高导致了充放电过程中断。并且本发明在充电的过程中时刻检测适配器输入到混合型直流电能变换装置的电压，当适配器输出电压过低时候就会减少充电电流，避免适配器损坏，相当于给充电过程再上了一道保险。

当然本文件中出现的恒流充电过程包括准恒流充电过程，恒压充电过程包括准恒压充电过程，由于测量的误差以及控制时序的影响不可能做到绝对的恒流或恒压，只能是相对的恒流恒压，也就是只能是准恒流充电或准恒压充电，但为了简化描述，本文中还是使用恒流充电和恒压充电这两个术语。

另需说明的是，为了描述方便，NMOS管、NMOS管、电阻、电容等电子元器件都采用了第一、第二等顺序编号，这些顺序编号并不代表其位置或顺序上的限定，只是为了描述方便。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种混合型直流电能变换装置，包括：

用于检测获得电压反馈信号的第一电压检测模块（120）、用于检测获得电流反馈信号的电流检测模块（130）、用于多种反馈信号运算并输出反馈控制信号的反馈控制模块（200）、用于反馈控制信号放大的综合放大模块（300）和用于混合型直流电能变换装置输出功率控制的PWM开关控制功率输出模块（900）；

所述第一电压检测模块（120）输出的电压反馈信号和所述电流检测模块（130）的电流反馈信号传送至所述反馈控制模块（200）；所述反馈控制模块（200）计算电压反馈信号与设定的电压反馈信号阈值的偏差形成第一电压差信号，计算电流反馈信号与设定的电流反馈信号阈值的偏差形成第二电流差信号；

所述反馈控制模块（200）从第一电压差信号和第二电流差信号中选择较大的一个用作反馈控制信号，并将反馈控制信号传送至所述综合放大模块（300）放大成控制信号，并传送控制信号至所述PWM开关控制功率输出模块，用于调整混合型直流电能变换装置的输出功率，使得混合型直流电能变换装置用于外部电源对电池实现降压充电的恒流充电阶段，保持恒定电流输出，在恒压充电阶段保持恒定电压输出；使得混合型直流电能变换装置用于电池对外部用电器实现升压放电时，在对外放电电流小于额定电流保持输出电压恒定，当对外放电电流大于等于额定电流后，降低输出电压，保持恒定放电电流。

2.根据权利要求1所述的混合型直流电能变换装置，其特征在于，

所述反馈控制模块（200）包括第一运算放大器（A101）和第二运算放大器（A102）；

电压反馈信号与第一参考电压信号在第一运算放大器（A101）进行对比运算后，第一运算放大器（A101）输出第一电压差信号；

电流反馈信号与电流参考电压信号在第二运算放大器（A102）进行对比运算后，第二运算放大器（A102）输出第二电流差信号。

3.根据权利要求2所述的混合型直流电能变换装置，其特征在于，

所述第一电压检测模块（120）包括用于检测获得电池电压反馈信号的电池电压检测子模块（121）和用于检测获得输出电压反馈信号的输出电压检测子模块（122）；

所述反馈控制模块（200）还包括用于输入电压信号选择的电压选择器（210）；所述电压选择器（210）设置有两个电压信号输入端，该两个电压信号输入端中的一个与所述电池电压检测子模块（121）的输出端电连接获得电池电压反馈信号，另一个电压信号输入端与所述输出电压检测子模块（122）的输出端电连接获得输出电压反馈信号；

所述电压选择器（210）根据输入到电压选择器（210）的使能控制信号，在电池电压反馈信号和输出电压反馈信号这两个信号中选择一路信号用作所述第一电压检测模块（120）输出的电压反馈信号。

4.根据权利要求1所述的混合型直流电能变换装置，其特征在于，

还包括用于检测获得温度反馈信号的温度检测模块（160），所述温度检测模块（160）将检测到的反馈温度电压信号传送至所述反馈控制模块（200）；

输入到所述反馈控制模块（200）的温度反馈信号和温度参考电压信号在第三运算放大器（A103）中进行对比运算后，三运算放大器（A103）输出第三温度差信号；

所述反馈控制模块（200）在第一电压差信号、第二电流差信号和第三温度差信号中选择出最大的一个信号用作反馈控制信号，使得混合型直流电能变换装置在恒流充电时或恒压充电时保持恒定温度的功率输出。

5.根据权利要求4所述的混合型直流电能变换装置，其特征在于，

还包括用于检测获得输入电压反馈信号的输入电压检测模块（150）；所述输入电压检测模块（150）将检测到的输入电压反馈信号传送至所述反馈控制模块（200）；

输入电压反馈信号与输入电压的参考电压信号一同输入第四运算放大器（A104）进行对比运算后，第四运算放大器（A104）输出第四输入电压差信号；

所述反馈控制模块（200）在第一电压差信号、第二电流差信号和第三温度差信号和第四输入电压差信号中选择出最大的一个信号用作反馈控制信号，使得混合型直流电能变换装置能在外部充电的输入电压过低时，降低充电电流。

6.根据权利要求5所述的混合型直流电能变换装置，其特征在于，

当混合型直流电能变换装置的输入电压信号VIN的电平大于等于Buck使能电压阈值，Buck使能信号有效，所述反馈控制模块（200）和所述PWM开关控制功率输出模块接受从Buck使能引脚输入的Buck使能信号控制，进入Buck降压工作模式；

在Buck降压工作模式下，所述电压选择器（210）选中电池电压反馈信号作为电压反馈信号，即电池电压反馈信号为第一运算放大器（A101）的输入信号，此时第一运算放大器（A101）输出第一电压差信号为电池电压误差信号；

当混合型直流电能变换装置的输入电压信号VIN的电平小于Buck使能电压阈值，并且混合型直流电能变换装置的输出信号VOUT的电平小于等于Boost使能电压阈值，则Boost使能信号有效，所述反馈控制模块（200）和所述PWM开关控制功率输出模块接受从Boost引脚输入的Boost使能信号控制，进入Boost升压工作模式；

在Boost升压工作模式下，所述电压选择器（210）选中输出电压反馈信号作为电压反馈信号，即电压反馈信号为第一运算放大器（A101）的输入信号；此时第一运算放大器（A101）输出第一电压差信号为输出电压误差信号。

7.根据权利要求5所述的混合型直流电能变换装置，其特征在于，

所述反馈控制模块（200）包括第一三极管（Q301）、第二三极管（Q302）、第三三极管（Q303）、第四三极管（Q304）和第五三极管（Q305）；该五个三极管的集电极都和电源VDD电连接；该第一至四这四个三极管的发射极都与第二电流源（I702）的正极电连接，并用作所述反馈控制模块（200）的反馈控制信号输出端；第五三极管（Q305）的发射极都与第三电流源（I703）的正极电连接，并用作所述反馈控制模块（200）的反馈控制参考电压信号输出端；第二电流源（I702）和第三电流源（I703）负极都接地；该第一至四这四个三极管的基极分别与相应的第一至第四运算放大器的输出端电连接；该第一至四这四个三极管的基极还分别与第五至第八电阻的一端电连接；第五至第八电阻的另一端都和参考电压的输入端电连接，同时，该第五至第八电阻的另一端还和第五三极管（Q305）的基极电连接。

8.根据权利要求1所述的混合型直流电能变换装置，其特征在于，

所述综合放大模块（300）包括综合放大器（310）；所述综合放大器（310）的输出端与所述PWM开关控制功率输出模块（900）的控制输入端电连接；

反馈控制参考电压信号从所述综合放大器（310）的正极输入端输入，反馈控制信号通过第三电阻（R153）从所述综合放大器（310）的负极输入端输入；

所述综合放大器（310）的负极输入端和所述综合放大器（310）的输出端之间通过第一阻容反馈网络电连接；所述第一阻容反馈网络包括第一电阻（R151）和第一电容（C251）；

第三电阻（R153）与所述综合放大模块（300）的负极输入端连接的一端同时还与阻容反馈网络的第一电阻（R151）的一端电连接，第一电阻（R151）的另一端与第一电容（C251）的一端电连接，第一电容（C251）的另一端与所述综合放大模块（300）的输出端电连接。

9.根据权利要求8所述的混合型直流电能变换装置，其特征在于，

所述综合放大器（310）包括共漏极电连接的第一PMOS管（PM501）、第二PMOS管（PM502）和第三PMOS管（PM503），且这三个的PMOS管的漏极与电源VDD电连接；第一PMOS管（PM501）的栅极和第三PMOS管（PM503）的栅极电连接；第一PMOS管（PM501）的栅极和第一PMOS管（PM501）的源极电连接；第一PMOS管（PM501）的源极与第一电流源（I701）的正极电连接；第一电流源（I701）的负极接地；

第一PMOS管（PM501）的栅极和第二PMOS管（PM502）的栅极电连接；第二PMOS管（PM502）的源极与第四PMOS管（PM504）的漏极电连接，同时第二PMOS管（PM502）的源极与和第五PMOS管（PM505）的漏极电连接；第四PMOS管（PM504）的栅极用作所述综合放大器（310）的负极输入端；第五PMOS管（PM505）的栅极用作所述综合放大器（310）的正极输入端；第四PMOS管（PM504）的源极和第一NMOS管（NM601）的漏极电连接；第五PMOS管（PM505）的源极和第二NMOS管（NM602）的漏极电连接；第一NMOS管（NM601）的漏极和栅极电连接；第二NMOS管（NM602）的漏极还与第三NMOS管（NM603）的栅极电连接；第一NMOS管（NM601）、第二NMOS管（NM602）和第三NMOS管（NM603）这三个的NMOS管的源极都接地；第三NMOS管（NM603）的漏极与第三PMOS管（PM503）的源极电连接，并用作所述综合放大器（310）的输出端；

第三NMOS管（NM603）的漏极和第二NMOS管（NM602）的漏极之间通过第二阻容网络电连接；第二阻容网络包括第二电阻（R152）和第二电容（C252），第二电阻（R152）的一端与第五PMOS管（PM505）的源极和第二NMOS管（NM602）的漏极电连接，第二电阻（R152）的另一端与第二电容（C252）的一端电连接，第二电容（C252）的另一端与第三PMOS管（PM503）的源极和第三NMOS管（NM603）的漏极电连接；

第三NMOS管（NM603）的漏极和所述第三NMOS管（NM603）的源极之间接有第三电容（C253）。

10.一种基于权利要求1至9任意一项所述的混合型直流电能变换装置的混合型直流电能变换方法，包括以下步骤：

步骤A：检测混合型直流电能变换装置的输入电压信号VIN的电平是否大于等于Buck使能电压阈值，若成立，则混合型直流电能变换装置进入Buck降压工作模式，并进入步骤B；

检测混合型直流电能变换装置的输入电压信号VIN的电平小于Buck使能电压阈值，并且混合型直流电能变换装置的输出信号VOUT的电平小于等于Boost使能电压阈值，若该两个条件都成立，则混合型直流电能变换装置进入Boost升压工作模式，并进入步骤C；

步骤B：在Buck降压工作模式下，所述反馈控制模块（200）检测获得电池电压反馈信号、电流反馈信号、温度反馈信号和输入电压反馈信号，并利用该四个信号与相应的参考电压信号对比计算获得第一电压差信号、第二电流差信号、第三温度差信号和第四输入电压差信号；所述反馈控制模块（200）在第一电压差信号、第二电流差信号、第三温度差信号和第四输入电压差信号中选择出最大的一个信号用作反馈控制信号，并将反馈控制信号传送至所述综合放大模块（300）放大成控制信号，并传送控制信号至所述PWM开关控制功率输出模块，用于调整混合型直流电能变换装置的输出功率，使得混合型直流电能变换装置在恒流充电阶段，保持恒定电流输出，在恒压充电时保持恒定电压输出，并在恒流充电时或恒压充电时保持恒定温度，并且使得外部输入电压过低时，降低充电电流；

步骤C：在Boost升压工作模式下，所述反馈控制模块（200）检测获得输出电压反馈信号、电流反馈信号和温度反馈信号，并利用该三个信号与相应的参考电压信号对比计算获得第一电压差信号、第二电流差信号和第三温度差信号；

所述反馈控制模块（200）在第一电压差信号、第二电流差信号和第三温度差信号中选择出最大的一个信号用作反馈控制信号，并将反馈控制信号传送至所述综合放大模块（300）放大成控制信号，并传送控制信号至所述PWM开关控制功率输出模块，用于调整混合型直流电能变换装置的输出功率，使得混合型直流电能变换装置用于外部电源对电池实现降压充电的恒流充电阶段，保持恒定电流输出，在恒压充电时保持恒定电压输出；使得混合型直流电能变换装置用于电池对外部用电器实现升压放电时，在对外放电电流小于额定电流保持输出电压恒定，当对外放电电流大于等于额定电流后，降低输出电压，保持恒定放电电流；并且在充放电过程中，使得混合型直流电能变换装置的温度稳定在设定的范围之内。